Dat kometen water bevatten mag nauwelijks een verrassing heten, daarvoor hoeven we geen ruimtesondes voor op weg te sturen. Veel interessanter is de verhouding tussen de twee 'soorten' water, gewoon- en zwaar water:
Gewoon water bestaat uit twee waterstof- en een zuurstof atoom (H
2O). Waterstof (Hydrogenium) wordt ook wel protium of
1H genoemd. Waterstof is het eenvoudigste element, met slechts een proton in de kern.
Een isotoop van een element heeft vrijwel dezelfde chemische eigenschappen, maar heeft een afwijkend aantal neutronen in de kern.
Deuterium of
2H heeft naast het proton ook een neutron in de kern, en is dus een isotoop van waterstof. Het is door dat neutron wat zwaarder dan protium. Zwaar water bestaat uit twee deuteriumatomen en een zuurstofatoom. D
2O wordt wel gebruikt als chemische notatie voor zwaar water.
- Protium Deuterium.jpg (13.39 KiB) 2549 keer bekeken
Deuterium is vlak na de oerknal ontstaan, en de toch al zeer geringe hoeveelheid daarvan is in de loop van de miljarden jaren afgenomen omdat deuterium in de kernen van sterren wordt vernietigd. De verhouding deuterium-waterstof (D-H) in de Melkweg is ongeveer 17.10
-6:1. Pakweg 1 deuteriumatoom op iedere 60.000 waterstofatomen.
In het zonnestelsel varieert de D-H verhouding door allerlei oorzaken die hier onbeschreven blijven, zie daarvoor het bijgevoegde wetenschappelijk paper. Wat van belang is, is dat hoe verder van de Zon af, hoe hoger de D-H verhouding wordt. En dat geeft ons een gereedschap om te onderzoeken waar het water op Aarde vandaan kan zijn gekomen.
De D-H ratio op Aarde is 150.10
–6:1, en is voorzover bekend nauwelijks veranderd in de loop van de miljarden jaren. Onze oceanen bevatten dus een vrij nauwkeurig bepaalde en door de millennia heen stabiele verhouding zwaar-gewoon water. Als we kunnen aantonen dat de D-H verhouding in meteorieten of kometen overeenkomt met die in het oceaanwater, dan hebben we een aanwijzing dat ons water (deels) daar vandaan gekomen kan zijn (en daarmee mogelijk ook de complexer organische moleculen van het vorige bericht).
In een nieuwstopic van dit forum (
klik) werd het al eerder besproken; meteorieten ipv kometen zouden verantwoordelijk kunnen zijn voor een deel van ons zeewater. Dat houdt wel steek, want er wordt verwacht dat de D-H verhouding in kometen pakweg 300.10
–6:1 is, veel hoger dan op Aarde, terwijl deze ratio in het gebied tussen Mars en Jupiter (waar de honderdduizenden planetoïden zich ophouden) redelijk overeenkomt met die in onze oceanen.
Vorig jaar werd onderzoek gepubliceerd m.b.t. de D-H verhouding in de komeet Hartley-2, en die verhouding kwam zeer goed overeen met die van het water op Aarde. Daarmee hadden kometen weer een voorsprong als mogelijke waterleveranciers.
Mogelijk interessante meting
Een lange inleiding om het mogelijke belang van een andere meting door het Rosina instrument van Rosetta te onderstrepen:
Volgens nog niet bevestigde berichten van ROSINA principal investigator Kathrin Altwegg is de D-H verhouding in de gassen van 67P 'veel hoger' dan die op Aarde, en als dat officieel bevestigd wordt kan er toch weer serieus gedacht worden aan meteorieten als (gedeeltelijke) bron.
Verklaring (?)
Hoe het kan dat twee kometen, beiden van de zogenaamde Jupiter familie, een zo verschillende D-H verhouding hebben is wellicht (maar dit is een hypothese die voor mijn rekening komt) als volgt te verklaren:
Kometen komen voornamelijk voor in twee gebieden, de Kuipergordel en de Oortwolk.
Die naar de Nederlander Gerard Kuiper genoemde gordel ligt voorbij de baan van Neptunus. Pluto is een Kuipergordel object samen met 100.000 andere objecten, vaak met een komeetachtige samenstelling.
De nimmer waargenomen Oortwolk ligt op pakweg duizend keer zo grote afstand als de Kuipergordel, tot een lichtjaar van de Zon af! Het bestaan van deze wolk met mogelijk biljoenen kometen werd door de Nederlander Jan Oort gepostuleerd. In deze Oortwolk zou de D-H verhouding hoger moeten zijn dan in de Kuipergordel. Objecten in de Oortwolk zijn zo ver weg dat de zwaartekrachtsinvloed van de Zon zeer gering is. Een passerende ster, getijdenwerking van de Melkweg en dergelijke kunnen af en toe een van die talrijke kometen in de richting van de grote planeten sturen.
Jupiter heeft door zijn grote massa (meer dan het dubbele van alle andere planeten bij elkaar) een sterke invloed op de baan van een komeet die te dicht in zijn buurt komt. Dat gold bijvoorbeeld voor 67P, die voor 1959 niet dichter bij de Zon kwam dan 4 miljard kilometer, maar na een close encounter met Jupiter in februari 1959 een baanverandering onderging, waardoor deze afstand slonk tot 190 miljoen kilometer. Er bestaat een flinke groep van kometen met banen waarvan het aphelium in de buurt ligt van Jupiter, de Jupiter familie.
Mogelijk is Hartley2 dus een ingevangen Kuipergordel object, terwijl 67P een losgeslagen Oortwolk object is dat door Jupiter tot een veel kleinere omloopbaan is gedwongen. Maar deze hypothese is dus geheel en alleen voor mijn rekening. Een gevolgtrekking zou kunnen zijn dat tijdens het kosmisch biljart in het vroege zonnestelsel er heel wat meer vermengd is geraakt dan voorheen werd gedacht.
Meer lezen:
Dit forum:
klik
Hartley-2:
klik
Kuipergordel:
klik
Oortwolk:
klik
Wetenschappelijk artikel over deuterium in het Zonnestelsel:
